特种加工_总复习_第四章_电火花线切割加工

第三章 电火花线切割加工机床简介 4.2 电火花线切割(一)
电火花线切割加工设备 1. 机床本体
4) 锥度切割装置
为了切割有落料角的冲模和某些有锥度（斜度）的内外表面，有 些线切割机床具有锥度切割功能。
偏移式丝架 ：
主要用在高速走丝线切割机床上实现锥度切割。
工作原理
双坐标联动装置：
在低速走丝线切割机床上广泛采用此类装置。
2)
3)
第三章 电火花线切割(一)
图4-4 走丝机构 (a)快速走丝机构 1—丝架;2—导电器;3—导轮;4—电极丝;5—工件;6—工作台;7—储丝筒 (b)慢速走丝机构 1,4,10—滑轮;2,9—压紧轮;3—制动轮;5—供丝卷筒;6—卷丝筒;7—导向轮； 8—卷丝滚轮;11,15—导电器;12,14—金刚石导向器;13—工件
第三章 电火花线切割(一) 4.3 电火花线切割控制系统及编程
ISO代码的手工编程方法
2、ISO代码按终点坐标有两种表达及输入方式
（2）增量（相对）坐标方式，代码为G91
线：以线起点为坐标原点，用±X、 ±Y表达线的终点对起点的坐标值。
圆：以圆弧的起点为坐标原点，用±X、±Y 来表示圆弧终点对起点的坐标值，用I、J来表 示圆心对圆弧起点的坐标值（图5—18c）。 （图4—12c） 注意： 在编写程序时，采用哪种坐标方式，原则上都可以，但要根 据具体的情况来确定，它与被加工零件图样的尺寸标注方法有关。
第三章 电火花线切割(一) 4.3 电火花线切割控制系统及编程
电火花线切割编程
1．轨迹控制原理
* 数字程序控制系统能够控制加工同一平面 上由直线和圆弧组成的任何图形的工件，这 是最基本的控制功能。 * 控制方法有逐点比较法、数字积分法、 矢量判别法、最小偏差法等。
图4—11 切割直线的原理
* 高速走丝线切割机床的控制系统普遍采用逐点比较法。机床在 X、 Y 两个 方向不能同时进给，只能按直线的斜度和圆弧的曲率来交替地一步一个微米 地分步“插补”进给。 * 下面通过图4—11来分析说明逐点比较法切割直线时的四个节拍： 规定的加工终点。若到达终点，则
* 这种脉冲电源就是阶梯形脉冲电源，一般为前阶梯波，其电流波形如图5—11 所示。前阶梯波是由矩形波组合而成，可由几路起始脉冲放电时间顺序延迟的矩 形波叠加而成。
第三章 电火花线切割加工机床简介 4.2 电火花线切割(一)
电火花线切割加工设备 3.脉冲电源
4）并联电容型脉冲电源
如右图所示。这是实现短放电时 间高峰值电流的一种方法，常用于 早期的低速走丝线切割机床中，以 满足低速走丝时因排屑条件差而需 采用窄脉宽和高峰值电流的要求。
第三章 电火花线切割(一)
第三章 电火花线切割(一)
丝架 卷丝筒 工作台 走丝溜板箱
控制柜 床身
第三章 电火花线切割(一) 4.1 电火花线切割加工原理
线切割加工的特点
①工件必须是导电材料； ②材料的去除是靠放电时的电能作用来实现的；
③加工的材料可以选用高硬度的材料；
④加工对象主要是平面形状，当机床上加上能使电极 丝作相应倾斜运动的功能后，也可以加工锥面。但 是不能加工盲孔； ⑤自动化程度高、操作方便，易于实现自动化； ⑥不需要制造成形电极。
第三章 电火花线切割(一) 4.1 电火花线切割加工原理
线切割的基本原理
1、原理：利用上下高速移动的金属导线（铜丝或钼 丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电、切割成形。 其加工原理示意图如下图所示：
导轮 Y 储丝筒 电极丝 X
工件
图4-1 电火花线切割加工原理图
第三章 电火花线切割(一) 4.1 电火花线切割加工原理
第三章 电火花线切割加工机床线切割机床
慢速走丝线切割机床走丝速度低于0.2 m/s。常用黄铜丝 (有时也采用紫铜、钨、钼和各种合金的涂覆线)作为电极丝， 铜丝直径通常为0.10～0.35 mm。电极丝仅从一个单方向通过 加工间隙，不重复使用，避免了因电极丝的损耗而降低加工 精度。同时由于走丝速度慢，机床及电极丝的震动小，因此 加工过程平稳，加工精度高，可达0.005 mm，表面粗糙度 Ra≤0.32 μm。 慢速走丝线切割机床的工作液一般采用去离子水、煤油 等，生产率较高。 慢走丝机床主要由日本、瑞士等国生产，目前国内有少 数企业引进国外先进技术与外企合作生产慢走丝机床。
第三章 电火花线切割(一)
4.1 电火花线切割加工原理
电火花线切割加工(Wire Cut Electrical Discharge Machining，简称WCEDM)是在电火花加 工基础上于50年代末在前苏联发展起来的一种新工 艺，由于其加工过程是利用线状电极靠火花放电对 工件进行切割，故称电火花线切割。目前，国内外 的线切割机床已占电加工机床的60%以上。
第三章 电火花线切割加工机床简介 4.2 电火花线切割(一)
电火花线切割加工设备 3.脉冲电源
1）晶体管矩形波脉冲电源
图4—5 晶体管矩形波脉冲电源
* *
晶体管式矩形波脉冲电源的工作方式与电火花成形加工类同。
它是通过控制功率管VT的基极以形成电压脉宽ti、电流脉宽te和脉冲间隔 to，限流电阻Ｒ１、Ｒ２决定峰值电流ie。
从图中可知，按照晶体管的开关状态，电 容器两端的电压波形呈现一种阶梯状态，利 用晶体管开通时间ti和截止时间to的不同组合 ，可以改变充电电压波形的前沿。而且，一 旦放电电流发生，可使晶体管变为截止状态 ，阻止直流电源供给电流。
图4—9 并联电容型电路的电压、电流波 形及脉冲电源电路简图
在这种电路中，依靠调整晶体管的通断时间、限流电阻的个数及电容器的容量， 可控制放电的重复频率，而每次放电的能量由直流电源的电压及电容器的容量决定 。
* 加工时由高频脉冲发生器、分组脉
冲发生器和与门电路产生高频分组脉 冲波形，然后经脉冲放大和功率输出 ，将高频分组脉冲能量输送到放电间 隙，进行放电腐蚀加工。
* 它既具有高频脉冲加工表面粗糙度值
小，又具有低频脉冲加工速度高、电极 图4—7 高频分组脉冲电源电路原理方框图 丝损耗低的双重特点，在相同的加工条 件下，可获得较好的加工工艺效果。
第三章 电火花线切割加工机床简介 4.2 电火花线切割(一)
电火花线切割加工设备 3.脉冲电源
3）阶梯波脉冲电源（低损耗电源 ）
图4—8 前阶梯波波形
* 如果每个脉冲在击穿放电间隙后，电压及电流逐步升高，则可以在不太降低 生产率的情况下，大大减少电极丝的损耗，延长重复使用电极丝的寿命，提高加 工精度，这对于快速走丝线切割加工是很有意义的。
根据计数长度判断是否到达程序
停止插补和进给，否则再回到第一
第三章 电火花线切割(一) 4.3 电火花线切割控制系统及编程
ISO代码的手工编程方法
2、ISO代码按终点坐标有两种表达及输入方式 （1）绝对坐标方式，代码为G90
线：以图形中某一适当点为坐标原点 ，用±X、±Y表示终点的绝对坐标值 （图5—18a）。 （图4—12a） 圆：以图形中某一适当点为坐标原点 ，用±X、±Y表示某段圆弧终点的绝 对坐标值，用I、J表示圆心对圆弧起点 的坐标值（图5—18b）。 （图4—12b）
* 这种电源广泛用于高速走丝线切割机床，而在低速走丝机床中用的不多。
第三章 电火花线切割加工机床简介 4.2 电火花线切割(一)
电火花线切割加工设备 3.脉冲电源
2）高频分组脉冲电源 * 这种波是由矩形波派生出来的，即
把较高频率的小脉宽ti和小脉间to的矩 形波脉冲分组成为大脉宽Ｔi和大脉间 Ｔo输出。 图4—6 高频分组脉冲波形
工作原理
第三章 电火花线切割加工机床简介 4.2 电火花线切割(一)
电火花线切割加工设备 2.工作液及其循环系统
*
工作液的主要作用是在电火花线切割加工过程中脉冲间歇时间内及时将已蚀 除下来的电蚀产物从加工区域中排除，使电极丝与工件间的介质迅速恢复绝缘 状态，保证火花放电不会变为连续的弧光放电，使线切割顺利进行下去。
第三章 电火花线切割(一)
4.2 电火花线切割加工机床简介
机床分类
线切割加工机床可按多种方法进行分类， 通常按电极丝的走丝速度分成快速往复走丝线 切割机床(WEDM-HS)与慢速单向走丝线切割
机床(WEDM-LS)。
第三章 电火花线切割加工机床简介 4.2 电火花线切割(一) 1) 快速走丝线切割机床 快速走丝线切割机床的电极丝作高速往复运动，一般 走丝速度为8～10 m/s，是我国独创的电火花线切割加工 模式。快速走丝线切割机床上运动的电极丝能够双向往返 运行，重复使用，直至断丝为止。线电极材料常用直径为 0.10～0.30 mm的钼丝(有时也用钨丝或钨钼丝)。对小圆角 或窄缝切割，也可采用直径为0.6 mm的钼丝。 工作液通常采用乳化液。快速走丝线切割机床结构简 单、价格便宜、生产率高，但由于运行速度快，工作时机 床震动较大。钼丝和导轮的损耗快，加工精度和表面粗糙 度就不如慢速走丝线切割机床，其加工精度一般为0.01～ 0.02 mm，表面粗糙度Ra为1.25～2.5 μm。
一次放电的微观过程（1）
第一步：形成放电通道
第三章 电火花线切割(一) 4.1 电火花线切割加工原理
一次放电的微观过程（2）
第二步：电弧成长、金属熔解、气化
第三章 电火花线切割(一) 4.1 电火花线切割加工原理
一次放电的微观过程（3）
第三步：爆炸、电极材料抛出
第三章 电火花线切割(一) 4.1 电火花线切割加工原理
第三章 电火花线切割(一)
第四章 电火花线切割加工
Electric Discharge Wire Cutting
（重点）
第三章 电火花线切割(一)
主要内容
4.1 电火花线切割加工原理
4.2 电火花线切割加工机床简介
4.3 电火花线切割控制系统及编程